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中水回用专项方案

**污水处理厂

中水回用工程

常州千帆环境保护科技

元月

第二章.工程范围及技术要求

2.1.工程范围

本工程范围包含:

甲方废水处理站工艺步骤、自控系统、配电、非标设备设计和设备制造、采购和系统安装、调试等。

2.2.技术规范

1、建设方提供相关技术背景资料及相关技术要求。

2、《地表水环境质量标准》,GB3838—;

3、《污水综合排放标准》,GB8978—1996;

4、《中水回用系统工程设计规范》,DB32/939-

5、《环境空气质量标准》,(GB3095-1996);

6、《大气污染物综合排放标准》,(GB16297-1996);

7、《室外排水设计规范》,GBJ14—87;

8、《给水排水工程结构设计规范》GBJ69-84;

9、《工业自动化仪表工程施工及验收规范》GBJ93-86;

10、《建筑结构荷载规范》,GB50009—;

11、《混凝土结构设计规范》,GB50010—;

12、《建筑地基基础设计规范》,GBJ7—89;

13、《建筑抗震设计规范》,GB50011—;

14、《建筑结构设计统一标准》,GB4426—89;

16、《工业企业设计卫生标准》,TJ36—79;

15、《工业企业采暖、通风及空气调整设计规范》,TJ19—75

16、《电气装置施工及验收规范》(GBJ232—82);

17、《机械设备安装工程施工及验收规范》(GBJ231—75);

18、《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》(GBJ236—82);

2.3.设计依据

1、甲方提供基础资料;

2、我方针对甲方水质和设计要求所做分析化验及小试结果;

3、类似工程治理工程经验和技术;

4、中国外相关中水回用技术资料;

5、国家现行建设项目环境保护设计要求;

6、设计技术规范和标准;

7、《中水回用工程师手册》唐受印等编,化学工业出版社;

8、《中水回用处理手册》汪大翠、徐新华等编,化学工业出版社;

2.4.设计标准

本设计遵照以下标准进行工艺路线选择及工艺参数确实定:

1、采取成熟、合理、优异处理工艺。

2、系统运行含有合适安全系数,各工艺参数选择略有富余。

3、在满足工艺要求条件下,尽可能降低建设投资,降低运行费用。

4、处理设施含有较高运行效率,以较为稳定可靠处理手段完成工艺要求。

5、处理设施应有利于调整、控制、运行操作。

6、在设计中采取优质设备及材料,以延长设施使用寿命。

7、依据地形地貌,结合站区自然条件及外部物流方向,并尽可能使土石方平衡,降低土石方量,以节省基建投资,降低运行费用。

8、总图设计应考虑符合环境保护要求;

9、工程竖向设计应结合周围实际情况提出雨水排放方法及流向;

10、管线设计应包含各专业全部管线,并满足工艺要求;

11、全部设计应满足国家相关专业设计规范和标准;

12、全部设备供给安装应满足国家相关专业施工及安装技术规范;

13、全部工程及设备安装验收及资料应满足国家相关专业验收技术规范和标准。

第三章.设计水质参数确实定

3.1.处理前水质参数确实定

依据**污水处理厂提供相关资料和由该企业所取相关水分析结果,确定此次设计原水水质参数具体以下:

表3—1原水水质指标

工业废水处理回用能力(m3/d)

5000

工业废水处理后COD(mg/l)

≤300

pH

6-9

SS(mg/l)

≤120

色度(倍)

≤100

粪大肠菌群数(个/L)

≤105

设计排水水质以下:

表3—2设计排放水质

序号

污染物名称

污染物含量

1

PH

6-9

2

CODcr(mg/L)

≤100

3

色度

≤50

4

SS(mg/L)

≤15

5

粪大肠菌群数(个/L)

≤100

6

余氯

<0.5

3.3.设计规模

本工程设计处理回用能力为5000m3/d,24h运行。

第四章.废水处理工艺分析及确定

4.1.工艺选择及关键技术介绍

因为该项目中水回用之用水去向关键为冷却循环水补充、地面冲洗水、少许设备冲洗等,对于回用水质要求为:

1、有机物含量少;2、混浊度低;3、色度低;4、有效杀菌。

其对于回用水质无须须达成纯水标准,故在次选择现在中水回用及纯水制备上之主流工艺及UF、RO等工艺是不适宜,其投资和运行成本以本工程之中水回用要求角度分析也是不含有优良经济效益。

依据目标水特点,结合以上分析原因及我们工程经验,并综合中国外中水回用技术和工艺,提出以下废水处理工艺路线:

过滤+臭氧高级氧化+生化强化处理+二氧化氯消毒+终极过滤

(1)臭氧高级氧化

在工业废水处理回用步骤,业主方要求工业废水在现有污水处理厂PACT生化段后即进入中水回用系统,以此降低工业废水对后续污水处理厂CASS生化阶段冲击,确保污水处理厂总排放口稳定可靠达标。

但现在污水处理厂PACT生化段出水COD仍为300-400之间,考虑到其仍存在有机物含量,如不进行深度处理则会对中水回用系统造成较大影响,造成中水回用系统长久使用后水质腐败发臭,故必需进行深入处理以降低PACT出水有机物浓度。

因为现在该废水起源为工业废水,且已经过前级生化处理,所以PACT出水中B/C比值已很低,直接进行生化降解效率很差。

综合以上原因,我企业经小试试验及数据分析确定对PACT出水初级过滤后进行臭氧高级氧化。

臭氧,又名三原子氧,因其类似鱼腥味臭味而得名。

其分子式O3,是氧气同素异形体,含有它本身独特征质:

1.在自然条件下,它是淡蓝色气体;

2.它有一个类似雷电后腥臭味;

3.在标准压力和常温下,它在水中溶解度是氧气13倍;

4.臭氧比空气重,是空气1.658倍;

5.臭氧有很强氧化力,是已知最强氧化剂之一;

6.正常情况下,臭氧极不稳定,轻易分解成氧气;

7.臭氧分子是逆磁性,易结合一个电子成负离子分子;

8.臭氧在空气中半衰期通常20-50分钟,随温度和湿度增高而加紧;

9.臭氧在水中半衰期约35分钟随水质和水温不一样而异;

10.臭氧在冰中极稳定,其半衰期年。

臭氧氧化及和此相关深度氧化处理工艺,在废水处理中有着宽广前景。

用于印染废水处理时,可单独进行,也可和其它工艺(如絮凝过滤、活性炭吸附等)结合使用,对于通常印染废水O3投量40mg/L,脱色率达90%以上,但去除COD能力差,仅40%,对于凝聚法难以去除水溶性染科,用臭氧接触3~4分钟,水就变得清澈无色;用于处理含酚废水时除酚率达80%以上,COD去除约60%,色度去除80%以上,用于处理含氰废水(重油裂解废水、电镀废水、晴纶废水等)去氰率达80%~100%;处理苯胺、硝基苯废水时,去除率为90%以上;臭氧氧化法也可用于化工废水中一些重金属去除;臭氧氧化用于处理造纸废水时,可显著降低废水色度及COD,可吸附卤代有机物及其毒性;O3氧化用于处理农药废水时,可氧化多个农药,使其降解成为简单小分子,并可使COD去除率达90%以上;用于处理城市污水,含有除臭、提升悬浮物去除率、提升粒状活性碳单元运行性能、改善污泥性能及提升污水可生化性等特点。

伴随臭氧氧化技术提升,其深化氧化联合处理工艺也逐步被应用,臭氧氧化---生物处理联合工艺在处理难降解有机废水中显示出巨大前景;臭氧多相催化工艺可将酸类有机物完全降解为CO2,并去除94%COD;生态净化臭氧化工艺可有效地处理受污染地表水和工业废水。

臭氧得氧化能力极强,其氧化还原电位仅次于F2,在其应用中关键用这一特征。

从表1-5中看出。

表1-5氧化还原电位比较

从表1-5可知,臭氧标准电极电位除比氟低之外,比氧、氯、二氧化氯及高锰酸钾等氧化剂全部高。

说明臭氧是常见氧化剂中氧化能力最强。

同时,臭氧反应后生成物是氧气,所以臭氧是高效无二次污染氧化剂。

例举臭氧和部分无机物、有机物反应机理

臭氧和氰化物反应

臭氧和有机物反应

⑴臭氧和烯烃类化合物反应臭氧轻易和含有双链烯烃化合物发生反应,反应历程描述以下:

式中G代表OH、OCH3、OCCH3等基。

反应最终产物可能是单体、聚合、或交错臭氧化物混合体。

臭氧化物分解成醛和酸。

⑵臭氧和芳香族化合物反应

臭氧和芳香族化合物反应较慢,在系列苯<萘<菲<嵌二萘<蒽中,其反应速度常数逐步增大。

其反应历程描述以下:

(3)对核蛋白(氨基酸)系反应

⑷对有机氨氧化

臭氧在下列混合物氧化次序为:

链烯烃>胺>酚>多环芳香烃>醇>醛>链烷烃

本工程中臭氧发生器选择电晕放电法制备臭氧,电晕放电合成臭氧是现在世界上应用最多臭氧制取技术,此技术能够使臭氧产量单台达500kg/h以上。

电晕放电法(无声放电或辉光发电法)就是一个干燥含氧气体流过电晕放电区产生臭氧方法。

常见原料气体有:

氧气空气和含有氮、二氧化碳,或许还有其它惰性稀释气体含氧混合气体。

其反应机理以下:

即使有若干机理可能同电晕内臭氧形成相关,但①式特殊反应路径被认为是关键

e+O2→2O+e①

利用高速电子轰击氧气,其分解成氧原子。

高速电子含有足够动能(6~7eV),紧接着经过

三体碰撞反应形成臭氧。

O+O2+M→O3+M②

式中M是气体中任何其它气体分子,不过和此同时,原子氧和电子也一样同臭氧反应形成氧气。

O+O3→2O2

e+O3→O+O2+e④

另外,电晕内气体是处于可促进臭氧分解反应高温下,所以净臭氧产量或出口产气组成是形成和

分解臭氧全部反应总和。

净产率依众多原因而变,包含:

原料气氧气含量和温度、原料气含污染物、

(空气源)臭氧发生器系统结构介绍以下图:

(2)强化生化处理

经前级臭氧高级氧化后废水再进入污水处理厂CASS池处理系统进行深入生化处理。

工业废水经臭氧氧化后B/C大幅度提升,生化效果会显著改善,此时结合现有CASS处理系统确保出水回用水质中有机物被有效去除。

CASS处理系统在污水处理厂工艺方案论证中应该已具体叙述了,在此不再赘述。

(3)二氧化氯消毒杀菌

二氧化氯分子式为ClO2,是一个随浓度升高颜色由黄绿色到橙色气体,含有和氯气相同刺激性气味。

二氧化氯易溶于水,溶解度约为氯气5倍。

和氯不一样,二氧化氯在水中以纯粹溶解气体形式存在,不发生水解反应。

早期二氧化氯研究关键集中于二氧化氯漂白功效,所以被广泛应用于造纸、纺织等行业。

二十世纪七十年代中期以后,大家发觉,传统加氯消毒法会形成致癌三卤甲烷等消毒副产物。

所以二氧化氯应用不停增加,伴随二氧化氯发生工艺不停完善,二氧化氯在饮用水消毒、脱色除臭和工业循环冷却水杀菌灭藻和工业废水、生活污水中有毒有害物质降解净化方面全部有了广泛应用。

二氧化氯作为水处理消毒剂,和其它消毒剂相比,关键含有以下五大显著优点:

1)二氧化氯能直接氧化水中腐殖酸(HA)或黄腐酸(FA)等天然有机物,不和其形成三卤甲烷等氯化物,能大大降低消毒后水中三卤甲烷(THMs)等氯化消毒副产物含量。

2)二氧化氯和氯气不一样,在水中不发生水解,不和水中氨氮反应,所以其杀菌效率不受水中pH值和水中氨氮浓度影响。

3)二氧化氯能有效地氧化去除水中藻类、酚类及硫化物等有害物质,对这些物质造成水色、嗅和味,含有比氯气更佳处理效果,出水水质愈加好。

4)二氧化氯能有效杀灭水中用氯消毒效果较差病毒和孢子等。

5)能在水中维持较长时间连续杀菌能力,含有可检出残余量。

所以,二氧化氯是被世界卫生组织确定一个安全、广谱、高效杀菌剂。

现在已广泛用于饮用水消毒、循环冷却水杀菌灭藻、城镇生活污水及中水回用工程、医院污水消毒、游泳池水消毒、油田注井水处理等应用领域。

二氧化氯杀菌机理

二氧化氯分子电子结构呈不饱和状态,外层共19个电子,含有强烈氧化作用力,关键是对富有电子或供电子原子基团(如氨基酸内含巯基酶和硫化物,氯化物)进行攻击,强行掠夺电子,使之成为失去活性和改变性质物质,从而达成消毒灭菌和除臭目标。

因为细菌、病毒、真菌全部是单细胞低级生物,其酶系分布于膜表面,易受到二氧化氯攻击而失活。

人和动物细胞,酶系藏于细胞器之中而受到保护系统保护,二氧化氯难以和酶直接接触,即使二氧化氯能透过细胞膜,也很快被细胞内保护系统提供电子使二氧化氯得到电子而失去氧化功效,从而避免了二氧化氯对酶系攻击破坏。

这里明确地揭示了二氧化氯对微生物广谱高效杀菌作用,而对人和动物却是安全无害。

氯制剂氯化作用,即能破坏细胞膜渗透性,又能抑制细胞体内呼吸酶系,使磷酸转移酶失活。

二氧化氯杀菌特征

测定项目

二氧化氯浓度

作用时间

灭菌率

测定单位

大肠杆菌

10mg/L

5min

100%杀灭

上海市卫生防疫站

金黄色葡萄球菌

10mg/L

5min

100%杀灭

上海市卫生防疫站

枯草杆菌黑色

变种芽孢

50mg/L

10min

100%杀灭

上海市卫生防疫站

HBSAg

50mg/L

15min

100%有效破坏

上海市卫生防疫站

HBSAg现场测试

500mg/L

15min

99.7%杀灭杂菌

上海市虹口区

卫生防疫站

淋病双球菌

1.6mg/L

2min

有效杀灭

上海市皮肤性病防治中心

白色念珠菌

6.25mg/L

2min

有效杀灭

上海市皮肤性病

防治中心

梅毒螺旋体

25mg/L

15min

有效杀灭

上海市皮肤性病

防治中心

阴道毛滴虫

25mg/L

5min

有效杀灭

上海市皮肤性病

防治中心

空气杀菌(金葡菌)

0.5mg/M3

10min

100%杀灭

上海第二医科大学

空气杀菌

(枯草芽孢)

3mg/M3

90min

99.95%杀灭

上海第二医科大学

本工程选择化学法现场制备二氧化氯并同时进行投加设备,外形结构为落地柜式。

投加水射器在柜式发生器内。

生成CLO2(二氧化氯)反应物:

NaCLO2(亚氯酸钠)+HCL(盐酸)。

生成CLO2反应物:

NaCLO2+HCL+NaCLO(次氯酸钠)。

生成CLO2反应物:

NaCLO2+CL2(氯气)。

所产生CLO2生成物含量在95%以上。

该系统为负压投加系统(不一样于采取计量泵正压投加系统)。

所以安全性及可靠性更高。

特点:

 ·安装费用低:

结构紧凑,仅需将原料接入

 ·运行费用低:

使用工业浓度原料,无需稀释

 ·低维护费用:

可动部件少,负压运行,部件过压损坏率低

 ·正确:

原料进入为流量计直接测量,生成率高

 ·运行安全:

负压操作,无产生压力泵,无外泄之虑直接投加,不需存放所产生ClO2

 ·高效自控:

可实现多个自动控制方法

常规自控方法图以下:

A、手动控制B、流量百分比控制

C、二氧化氯残余量负反馈控制D、二氧化氯残余量和水流量负荷环控制

考虑到操作便利性和系统安全性,本工程配套氯消毒装置采取D、二氧化氯残余量和水流量负荷环控制。

4.2.中水回用系统工艺步骤图

4.3.工艺步骤说明

5000吨/天工业废水经前级处理出水经二沉池沉淀后进入中间池,中间池水用泵泵入过滤器进行压力过滤,经过过滤处理降低废水中SS浓度以提升臭氧直接作用可溶性污染物氧化效率。

过滤器出水进入臭氧接触氧化塔A进行一级臭氧强氧化,臭氧接触氧化塔A出水进入臭氧接触氧化塔B利用塔A未反应完臭氧继续氧化。

臭氧接触氧化塔B出水进入原有PACT旁中间池进行过渡,中间池出水进入CASS系统进行强化生化降解,将废水中经臭氧氧化提升可生化性后经过好氧菌进行生物降解。

CASS池出水进入中间池2过渡后在中间池2出水时泵前加氯进行杀菌消毒,加氯杀菌后废水进入过滤器进行终极过滤,过滤器出水进入回用水池,便于回用。

过滤器反冲洗水进入二沉池再进行循环处理。

二氧化氯发生器系统设置余氯监控及余氯去除系统,确保出水中余氯含量达标。

4.4.处理单元设计

4.4.1过滤器1

设置功效:

PACT出水(工业废水)经二沉池沉淀后经过过滤器1处理降低SS浓度,提升臭氧目标反应效率。

设计参数:

Ф3200×5250×3只,钢制防腐,二用一备。

配套设备:

过滤泵:

4台,3用1备,

型号:

KQW125/345-18.5/4

流量:

105m3/h

扬程:

37m

电机功率:

18.5kw

反冲洗泵:

1台

型号:

KQW125/150-18.5/2

流量:

180m3/h

扬程:

24.5m

电机功率:

18.5kw

4.4.2臭氧氧化系统

设置功效:

利用臭氧发生器产生臭氧再臭氧接触氧化塔内将废水进行强氧化处理。

设计参数:

臭氧发生量:

3.0kg/h×3套,总发生量:

9kg/h

臭氧浓度:

10-18mg/l

工作压力:

0.04-0.08mpa

工作温度:

≤35℃

进气压力:

0.5-0.7mpa

空气流量:

120-150m3/h

冷却水量:

7200-8000kg/h

电源:

380V/50Hz

耗电量:

15-18kwh/kgO3

重量:

3500kg

配套冷却水池:

地下式钢砼结构

有效容积100m3

4.4.3中间池2

设置功效:

CASS池出水缓冲,便于加氯消毒和过滤。

设计参数:

地下式钢砼结构。

有效容积:

m3

4.4.4二氧化氯发生器

设置功效:

对回用水进行杀菌消毒。

设计参数:

投加量:

3kg/h  

NaCLO2 25%(306g/L,у=1.22)

HCL 32%(371g/L,у=1.16) 

NaCLO 14%(у=1.20)

消耗:

CLO2(1g)←→NaCLO2(6mL)+HCL(4.3mL)

稀释水压力:

≤150kpa稳定

控制输入:

4~20mA

化学品容器标高:

容器底部min1.5m高度

水射器工作水压:

max.2.0MPa

发生器环境温度:

5~30℃,最好20℃

自动控制输出信号:

1.控制阀位4~20mA

(1)

2.自动手动切换SPDT触点

(1)

3.低真空触点SPDT触点

(1)(选择项)

反应物缺乏报警SPDT触点

(2)

外形尺寸:

610(L)×1524(H)×650(W)mm

4.4.5过滤器2

设置功效:

加氯消毒后进行终极过滤,去除水中悬浮物。

设计参数:

Ф3200×5250×3只,钢制防腐,2用1备。

配套设备:

过滤泵:

4台,3用1备,

型号:

KQW125/345-18.5/4

流量:

105m3/h

扬程:

37m

电机功率:

18.5kw

反冲洗泵:

1台

型号:

KQW125/150-18.5/2

流量:

180m3/h

扬程:

24.5m

电机功率:

18.5kw

4.4.6回用水池

设置功效:

中水回用系统出水储存,便于回用。

设计参数:

地下式钢砼结构

有效容积:

2500m3

4.4.7工程用房

设置功效:

二氧化氯发生器及臭氧发生器、反应系统室内部署,及人工操作、监控。

设计参数:

占地面积200m2,砖混结构

第五章厂址选择及总平面部署

5.1.厂址选择

新建污水处理厂在**污水处理厂厂内东南角,在现有处理设施基础上改造,现有水池部分利用,根据改造工程工艺要求进行平面部署,充足考虑新老设施间衔接,便于日常运行和管理,且考虑到整个污水处理站一体性和美观性。

5.2.总平面部署

厂内总图部署遵照标准

1、充足利用、改造现有设施及闲置场地,尽可能少建房、少用地。

2、厂房部署努力争取工艺路线短,生产联络方便。

3、动力管网和能源站部署合理,能量损耗小。

4、厂区部署利于环境卫生,技术安全有保障,危险品生产、贮存、运输及建筑布局符合安全规范要求。

5、厂区建筑物布局实用美观,和城市计划,厂区周围环境协调。

5.3.厂区道路及绿化

1、厂区道路

道路和现有厂区道路相连接,路宽为3.0m;转弯半径大于6.0m,满足消防及运输要求。

2、厂区绿化

装置区绿化以行道树为主,结合零星空地草坪绿化,以发明漂亮舒适工作环境。

3、构筑物

污水处理站大量构筑物为水池,为使污水处理站建筑风格统一,且简练明快,建筑物和构筑物色彩将以浅灰色为基调色,配以草坪、绿树、突出水环境洁净。

第六章建筑、结构设计

6.1.设计依据

本设计是依据工艺及其它专业提供条件为设计依据。

本设计遵守下列国家规范要求,并满足强制性条文要求。

1)《建筑结构荷载规范》GB50009-

2)《建筑地基基础设计规范》GB50007-

3)《混凝土结构设计规范》GB50010-

4)《砌体结构设计规范》GB50003-

5)《建筑抗震设计规范》GB50011-

6)《建筑地面工程施工及验收规范》GB50209-95

7)其它相关规范、规程和要求

6.2.建筑设计

本工程设计在满足生产前提下尽可能做到经济合理,厂房立面造型及装修处理和环境相协调。

6.3.结构设计

污水处理构筑物按常规设计进行,本工程还未进行工程地址勘探。

6.4.建筑材料

(1)砖混结构

砖混结构采取墙下条形基础,地面下采取M7.5水泥砂浆,MU10一般机制粘土砖;地面上部采取M5混合砂浆,MU7.5一般机制粘土砖。

(2)钢砼结构

钢砼结构池体水泥采取425#一般硅酸盐水泥,混凝土强度等级为C30,抗渗标号为S8,水灰比小于0.55。

混凝土中应掺适量防渗、抗裂低碱性外加剂,掺量应经配合比试验后确定。

钢材Ф<12为Ⅰ级钢筋,fy=210N/mm2;

Ф≥12为Ⅱ级钢筋,fy=300N/mm2。

6.5.抗震设防

工程所在地地震基础烈度为六度区,地层无深大断裂及其交汇点,历史上没发生过强烈地震,但常受外地地震波及。

所以,建筑应设防。

本工程建筑物为丙、丁类建筑,构筑物为丙类建筑物,故本工程抗震设计采取基础烈度六度,除进行必需抗震计算外,着重采取结构方法。

施工图设计阶段,将依据详勘地质汇报所提供建筑场地类别、砂(粉)土液化程度等具体资料,深入完善抗震设防方法。

 

第七章配套工程

7.1.交通运输条件

关键靠公路汽车运输。

7.2.水、电情况

1、水

(1)给水

污水站用水量不多,只有溶药和冲洗板框及灌泵用水,可由厂内供水管引出。

(2)排水

污水处理站内地面冲洗水、化验排水等生产废水均排入调整沉淀池进行处理。

2、电

现有变压器负荷率还有一定余量。

本工程为该厂污水治理项目,新增用电负荷不多,所以,本设计仍利用现有外部电源作为本工程外部电源。

无功功率赔偿由原赔偿装置调整处理。

赔偿后,高压侧功率因数大于0.9。

污水处理厂动力电源由厂内变压器引来,电气设备额定电压380/220V,照明电源为220V专用照明电源,电源线采取铠装电缆直埋进线。

新增低压配电装置,用电设备开启装置集中安装在低压配电柜(箱)上,现场仅设操作按钮、信号灯。

废水处理站设一路供电电源:

~380/220V、50Hz。

配电系统采取三相五线制、单项三线制,接地保护系统为TN-S系统。

店里电缆选择VV型;控制电缆选择KVVP型;照明选择BVV型。

敷设方法选择电缆沟和穿管暗敷相结合,室内照明采取难燃塑料线明设。

7.3.自控及仪表

因为受多个原因影响,污水中多种污染物浓度通常会有较大波动且表现为随机性。

所以,对操作职员加以严格培训外,日常监测数据统计分析及对操作工艺调整工作显得格外关键。

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